package cn.zyx.common.utils.snowflake;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * 雪花id生成的工具类 二进制由1位的固定值 + 41位的时间戳 + 5位的机器码 + 5位的数据码 + 12位的序列号组成
 * 例如：最终生成的十进制long类型为：301286164772556800
 *
 * 位运算符
 * & 按位与 对二进制数据进行每一位的运算，两个二进制位都是 1, 则结果为 1, 否则结果为 0
 * | 按位或 对二进制数据进行每一位的运算，两个二进制位都是 0, 则结果为 0, 否则结果为 1
 * ~ 按位取反  如果该位为 0 则转为 1, 如果该位为 1 则转为 0
 * ^ 按位异或 如果两个数字的二进制位相同, 则结果为 0, 相异则结果为 1
 * << 左移  将二进制数向左移动指定位数，低位补0
 * 右移 >>
 * 无符号右移 >>>
 *
 * 左移 1 位, 相当于原数字 * 2. 左移 N 位, 相当于原数字 * 2 的N次方.
 * 右移 1 位, 相当于原数字 / 2. 右移 N 位, 相当于原数字 / 2 的N次方.
 * 由于计算机计算移位效率高于计算乘除, 当某个代码正好乘除 2 的N次方的时候可以用移位运算代替.移动负数位或者移位位数过大都没有意义
 *
 * 例如 1<<12L
 * 数字1的二进制表示为：0000 0000 0000 0001（简化版）
 * 向左移动12位后：0001 0000 0000 0000
 * 1 << 12的结果是4096（即2的12次方）
 * 右侧操作数是long类型（如12L），只要左侧操作数是int类型（如1），结果仍为int类型（除非左侧是long类型
 *
 *  ~（-1L << 5L）表示将-1的二进制表示向左移动5位，然后取反
 * 整数类型long占用64位二进制位。对于-1的二进制表示，最高位（符号位）为1 ：
 * 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111
 * << 5L 向左移动五位 负数的左移，高位会被丢弃
 * 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11100000
 * ~ 取反
 * 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00011111
 * 最终结果为 31
 *
 * & 位运算符，对二进制数据进行每一位的运算，两个二进制位都是 1, 则结果为 1, 否则结果为 0
 * 1 & 4097 int是32位的二进制位
 * 1 的二进制位 00000000 00000000 00000000 00000001
 * 4097 的二进制位 00000000 00010000 00000000 00000001
 * 二进制位的计算，只有当两个结果都为1时，才为1，否则为0，因此的得到的结果为
 * 00000000 00000000 00000000 00000001
 * 因此最终得到的十进制结果为 1
 *
 */
@Component
public class SnowflakeIdGenerator {

    // 起始时间戳（2023-01-01 00:00:00） - 最后生成id的时间戳 - 起始时间戳 = 计算出时间戳位
    private static final long EPOCH = 1672531200000L;

    // 机器ID位数
    private static final long WORKER_ID_BITS = 5L;
    // 数据中心ID位数
    private static final long DATACENTER_ID_BITS = 5L;

    // 序列号位数 12 位 每毫秒最多生成4096个id 如果是8 位 就是256个
    private static final long SEQUENCE_BITS = 12L;

    // 最大值计算 - 用来判断机器id和数据中心id是否合法 0 ~ 31 之间
    private static final long MAX_WORKER_ID = ~(-1L << WORKER_ID_BITS);  // 31
    private static final long MAX_DATACENTER_ID = ~(-1L << DATACENTER_ID_BITS); // 31

    // 左移位数
    private static final long WORKER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS; // 12位
    private static final long DATACENTER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS; // 17位
    private static final long TIMESTAMP_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS + DATACENTER_ID_BITS; // 22位

    // 机器id
    private final long workerId;
    // 数据中心id
    private final long datacenterId;
    // 序列号 用来保证同一毫秒内可以生成多个不同的id，每毫秒开始是重置为0 最大为4095，说明每毫秒可以生成4096个id
    private long sequence = 0L;
    // 最后生成id的时间戳 （重启之后就是从当前系统的时间戳开始记录）
    private long lastTimestamp = -1L;

    // 验证机器id和数据中心id是否合法 0 ~ 31 之间
    public SnowflakeIdGenerator(
            @Value("${snowflake.worker-id}") long workerId,
            @Value("${snowflake.datacenter-id}") long datacenterId) {
        if (workerId > MAX_WORKER_ID || workerId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Worker ID 不合法");
        }
        if (datacenterId > MAX_DATACENTER_ID || datacenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Datacenter ID 不合法");
        }
        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
    }

    // 生成雪花id
    public synchronized long nextId() {
        // 获取当前系统的时间戳
        long timestamp = timeGen();

        // 当前系统的时间戳如果小于最后的时间戳
        if (timestamp < lastTimestamp) {
            throw new RuntimeException("时钟回拨，拒绝生成ID");
        }

        // 当前系统的时间戳等于最后生成的时间戳
        if (timestamp == lastTimestamp) {
            // 1 & 4097 = 1
            sequence = (sequence + 1) & ((1 << SEQUENCE_BITS) - 1);
            // 返回大于最后生成id时间的时间戳
            if (sequence == 0) {
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            sequence = 0L;
        }

        // 记录最后生成id的时间戳
        lastTimestamp = timestamp;

        //long l1 = datacenterId << DATACENTER_ID_SHIFT;   // 机器id 131072
        //long l2 = (timestamp - EPOCH) << TIMESTAMP_SHIFT;
        //long l3 = workerId << WORKER_ID_SHIFT;   // 序列号 4096
        //long l4 = l1 | l2 | l3 | sequence;

        // datacenterId << DATACENTER_ID_SHIFT;   -- > 机器id 131072
        //  workerId << WORKER_ID_SHIFT;   --> 序列号 4096
        // (timestamp - EPOCH) << TIMESTAMP_SHIFT --> 时间戳
        return ((timestamp - EPOCH) << TIMESTAMP_SHIFT)
                | (datacenterId << DATACENTER_ID_SHIFT)
                | (workerId << WORKER_ID_SHIFT)
                | sequence;
    }

    // 返回大于最后生成时间的时间戳
    private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
        // 获取当前的时间戳
        long timestamp = timeGen();
        // 如果当前的时间戳小于等于最后生成的时间戳 - 自旋，直到当前的时间戳大于最后生成的时间戳才返回
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    // 返回当前时间戳
    private long timeGen() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

}
